Análise e otimização de linhas de transmissão com elevada capacidade de transmissão de energia usando o método adjunto

dc.creatorAndré Luiz Paganotti
dc.date.accessioned2023-05-03T17:38:48Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:43:59Z
dc.date.available2023-05-03T17:38:48Z
dc.date.issued2022-12-20
dc.description.abstractThree-phase overhead transmission lines (TL's) are fundamental elements of the electrical power system. Because of the demand for the transmission of increasingly large energy blocks, the need to build TL's with high transmission capacity is imminent. Transmission undertakings have faced environmental and economic difficulties in the construction of new energy corridors. Alternatively, there is the development of methodologies for obtaining TL's with high transmission capacity from existing energy corridors. Therefore, energy concessionaires and research centers have been dedicated to the development of these methodologies in the last decades. In this work, a methodology is developed to obtain new conceptions of conductor bundles obtained from minimal changes in the geometries of existing energy corridors and with low electromagnetic imbalances involving the combination of phase compaction, bundle expansion, and high surge impedance loading (HSIL) concepts. For this purpose, an analytical and numerical model of the TL understudy is developed for the determination of the surface and at ground-level electric fields, and the magnetic field involved, and to calcultate the surge impedance loading (SIL) of the LT. Deterministic optimization is performed using the multiple cuts ellipsoid method and the gradient descent algorithm. These methods use the sensitivity of the positions cables concerning the increase in the transmission capacity obtained through the adjoint method. The adjoint sensitivity provides the sensitivity analysis (derived from the objective function concerning the parameter of interest) of the problem, solving only one more linear system of equations quickly and efficiently and regardless of the number of variables considered. Due to the complexity of the analyzed system, this sensitivity can become prohibitive if it is performed using traditional methods, such as the finite difference method. The results show that the optimization based on the adjoint method rise the transmission capacity 20 % using the new bundle geometries suggested by the proposed methodology.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/52761
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEngenharia elétrica
dc.subjectCampos elétricos
dc.subjectCampos magnéticos
dc.subjectLinhas de telecomunicação
dc.subject.otherAnálise de sensibilidade
dc.subject.otherCampo elétrico
dc.subject.otherCampo magnético
dc.subject.otherLinhas de transmissão
dc.subject.otherMétodo adjunto
dc.subject.otherMétodo elipsoidal
dc.subject.otherMétodo do gradiente descendente
dc.titleAnálise e otimização de linhas de transmissão com elevada capacidade de transmissão de energia usando o método adjunto
dc.title.alternativeAnalysis and optimization of transmission lines with high power transmission capacity using the adjoint method
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Márcio Matias Afonso
local.contributor.advisor-co1Adriano Chaves Lisboa
local.contributor.advisor1Rodney Rezende Saldanha
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6139200689397504
local.contributor.referee1José Roberto Cardoso
local.contributor.referee1Marco Aurélio de Oliveira Schroeder
local.contributor.referee1Elson José da Silva
local.contributor.referee1João Antônio de Vasconcelos
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4582617053265743
local.description.resumoAs linhas de transmissão (LT's) aéreas trifásicas são elementos fundamentais do sistema elétrico de potência. Diante da demanda pela transmissão de blocos de energia cada vez maiores é iminente a necessidade de construção de LT's com elevada capacidade de transmissão. Empreendimentos de transmissão enfrentam dificuldades ambientais e econômicas para a construção de novos corredores de energia. Alternativamente, tem-se o desenvolvimento de metodologias para a obtenção de LT's com elevada capacidade de transmissão a partir de corredores de energia já existentes alterando-se as geometrias envolvidas de maneira não convencional. Diante disso, concessionárias de energia e centros de pesquisa têm se dedicado ao desenvolvimento destas metodologias nas últimas décadas. Neste trabalho, é desenvolvido, uma metodologia para a obtenção de novas concepções de feixes por meio de mudanças mínimas nas geometrias de corredores de energia já existentes e com desequilíbrios eletromagnéticos mínimos envolvendo a compactação das fases, a expansão dos feixes e os conceitos das linhas de potência natural elevada (LPNE's). Para isso um modelo analítico e numérico da LT é desenvolvido para a determinação dos campos elétricos superficiais e ao nível do solo e do campo magnético envolvido, e para a obtenção da potência natural (SIL) da LT. Uma otimização determinística é realizada por meio do método elipsoidal com cortes múltiplos e do algoritmo do gradiente descendente. Ambos utilizam a sensibilidade da posição dos condutores em relação ao aumento da capacidade de transmissão obtida por meio do método adjunto. A sensibilidade adjunta fornece a análise de sensibilidade (derivada da função objetivo em relação ao parâmetro de interesse) do problema resolvendo apenas mais um sistema linear de equações de maneira rápida e eficiente, e que independe do número de variáveis consideradas. Devido a complexidade do sistema envolvido na modelagem numérica da LT, esta sensibilidade pode ser proibitiva se realizada por meio de métodos tradicionais, como o método das diferenças finitas. Os resultados mostram que a otimização baseada na derivada adjunta obtém ganhos da ordem de 20 % na capacidade de transmissão ao se empregar as novas concepções geométricas de feixes resultantes da metodologia proposta.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7318-749X
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

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